(57)【要約】【課題】小形で、低コストで、２つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性が得られる２周波共用の水平面内無指向性アンテナを得る。【解決手段】アンテナ装置は、柱状導体（３）の周りに、第１の使用周波数用の複数のシート状導体（１１）を直列に配列接続し直列給電される対向する２個の第１のアンテナ導体（１）と、第２の使用周波数用の複数のシート導体（１３）を直列に配列接続し直列給電される対向する２個の第２のアンテナ導体（２）とを設置し、２個の第１のアンテナ素子が配列される線と柱状導体の中心軸とを含む平面と２個の第２のアンテナ素子が配列される線と柱状導体の中心軸とを含む平面とが直交している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の第１のアンテナ導体、２個の第２のアンテナ導体及び前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とのグランド導体である柱状導体を備えるアンテナ装置において、
前記第１のアンテナ導体は、第１の使用周波数における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記柱状導体の中心軸方向に平行に配置される複数個の第１の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第１の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第１の素子アンテナの幅より小さい第１の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第１の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第１の幅のシート状導体が接続され、
前記第２のアンテナ導体は、第２の使用周波数における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記中心軸方向に平行に配置される複数個の第２の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第２の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第２の素子アンテナの幅より小さい第２の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第２の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第２の幅のシート状導体が接続され、
前記柱状導体の中心軸を通る第１の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる２つの第１の線上に、それぞれ前記第１のアンテナ導体を設置し、
前記柱状導体の中心軸を通り且つ上記第１の平面と直交する第２の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる２つの第２の直線上に、それぞれ前記第２のアンテナ導体を設置し、
前記第１の直線上の２個の前記第１のアンテナ導体間の距離を前記第１の使用周波数において１／２波長以下とし、
前記第２の直線上の２個の前記第２のアンテナ導体間の距離を前記第２の使用周波数において１／２波長以下とし、
２個の前記第１のアンテナ導体を等振幅同位相で励振し、
２個の前記第２のアンテナ導体を等振幅同位相で励振することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ導体のすべての前記第１の素子アンテナの形状が同じであり、
前記第２のアンテナ導体のすべての前記第２の素子アンテナの形状を同じであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記柱状導体は円柱であり、
２個の前記第１のアンテナ導体及び２個の前記第２のアンテナ導体は、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に設置したことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の素子アンテナの近傍に、前記第１の使用周波数における電気長が約１／２波長の導体を複数個設置し、
前記第２の素子アンテナの近傍に、前記第２の使用周波数における電気長が約１／２波長の導体を複数個設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の素子アンテナの近傍で且つ、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に、前記第１の使用周波数における電気長が約１／２波長の導体を複数個設置し、
前記第２の素子アンテナの近傍で且つ、前記柱状導体と同軸で径が前記柱状導体の径より所定の値だけ大きな円筒の位置に、前記第２の使用周波数における電気長が約１／２波長の導体を複数個設置したことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
２個の前記第１のアンテナ導体および２個の前記第２のアンテナ導体と前記柱状導体の間の一部または全部に誘電体を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナ導体の終端部に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷し、
前記第２のアンテナ導体の終端部に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記柱状導体、前記第１のアンテナ導体および前記第２のアンテナ導体を覆う誘電体レドームを設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、垂直偏波が水平面で無指向性である２周波共用アンテナに関するもので、特に携帯電話、ＰＨＳ、ＷｉＭＡＸ等の移動体通信基地局に使用されるコリニアアレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＨＳ、ＷｉＭＡＸ等の移動体通信基地局では、基地局を中心とした円形のエリアをサービスエリアとすることがある。この場合、基地局用アンテナとして、垂直偏波の水平面内指向性が無指向性のアンテナが用いられることが多い。
また、近年、携帯電話、ＰＨＳ、ＷｉＭＡＸ等の普及にともない、移動体通信では、８００ＭＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯など多くの周波数帯が用いられており、基地局の小型化、低コスト化のために、周波数共用アンテナが求められている。
また、基地局用アンテナでは利得を大きくしなければならないため、一般にはコリニアアレーアンテナが使用されている。
【０００３】
従来の２周波共用の水平面内無指向性アンテナの１つの例では、水平面内に４個のダイポールアンテナを設置することで水平面内無指向性とし、この４個のダイポールアンテナを素子アンテナとして各素子アンテナへ並列給電している。また、各ダイポールアンテナに、非励振素子やスリットを装荷することにより２周波共用化している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の例では、水平面内に３個以上のダイポールアンテナを設置することで水平面内無指向性とし、これらのダイポールアンテナを素子アンテナとして各素子アンテナへ並列給電している。また、各ダイポールアンテナに、非励振素子を装荷することにより２周波共用化している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２０３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献２の従来の２周波共用の水平面内無指向性アンテナでは、並列給電法を採用しているため、給電回路が複雑になることによりアンテナが大型化し、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、水平面内にビームを向ける場合、コリニアアレーアンテナの素子間隔は、グレーティングローブの発生を抑えるため、１波長以下とする必要がある。一方、素子アンテナの長さは半波長程度であり、また、素子間結合を低減させるために、素子間隔は半波長以上とする必要がある。そして、特許文献１や特許文献２の従来の２周波共用の水平面内無指向性アンテナでは、各素子アンテナを２周波共用化しているため、２つの周波数帯が２倍以上離れている場合、２つの周波数帯で素子間隔を半波長以上１波長以下とすることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小形で、低コストで、２つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性が得られる２周波共用の水平面内無指向性アンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、２個の第１のアンテナ導体、２個の第２のアンテナ導体及び前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とのグランド導体である柱状導体を備えるアンテナ装置において、前記第１のアンテナ導体は、第１の使用周波数における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記柱状導体の中心軸方向に平行に配置される複数個の第１の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第１の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第１の素子アンテナの幅より小さい第１の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第１の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第１の幅のシート状導体が接続され、前記第２のアンテナ導体は、第２の使用周波数における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体からなるとともに長さ方向が前記中心軸方向に平行に配置される複数個の第２の素子アンテナからなり且つ複数個の前記第２の素子アンテナが前記中心軸方向に直列に前記第２の素子アンテナの幅より小さい第２の幅のシート状導体により接続されて並べられ、終端に最も近い前記第２の素子アンテナの終端に近い方の端部に前記第２の幅のシート状導体が接続され、前記柱状導体の中心軸を通る第１の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる２つの第１の線上に、それぞれ前記第１のアンテナ導体を設置し、前記柱状導体の中心軸を通り且つ上記第１の平面と直交する第２の平面が前記柱状導体の中心軸と同軸で径が大きい円筒と交わる２つの第２の直線上に、それぞれ前記第２のアンテナ導体を設置し、前記第１の直線上の２個の前記第１のアンテナ導体間の距離を前記第１の使用周波数において１／２波長以下とし、前記第２の直線上の２個の前記第２のアンテナ導体間の距離を前記第２の使用周波数において１／２波長以下とし、２個の前記第１のアンテナ導体を等振幅同位相で励振し、２個の前記第２のアンテナ導体を等振幅同位相で励振する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るアンテナ装置は、柱状導体の周りに、第１の使用周波数用の対向する２個の直列給電パッチアレーアンテナである第１のアンテナ導体と、第２の使用周波数用の対向する２個の直列給電パッチアレーアンテナである第２のアンテナ導体とを設置し、２個の第１のアンテナ素子を結ぶ直線と２個の第２のアンテナ素子を結ぶ直線を垂直にすることにより、小形で、低コストで、２つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性を有する２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１（ａ）は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のアンテナ装置の円柱状導体３の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図１を参照しながら説明する。２つの使用周波数をｆ１、ｆ２とする。
図１において、第１のアンテナ導体１は周波数ｆ１用のコリニアアレーアンテナであり、第２のアンテナ導体２は周波数ｆ２用のコリニアレーアンテナである。また、円柱状導体３は第１のアンテナ導体１と第２のアンテナ導体２のグランド導体である。
【００１２】
第１のアンテナ導体１は、素子アンテナとして第１の使用周波数ｆ１における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体であるパッチ導体１１を採用し、ｎ個（ｎは２以上の整数）のパッチ導体１１から構成されている。そして、パッチ導体１１は、円柱状導体３と同軸で半径が円柱状導体３より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板である。
また、２つの第１のアンテナ導体１は、円柱状導体３の中心軸を含む第１の平面が円柱状導体３と同軸で半径が円柱状導体３より大きい円筒と交わる２本の第１の線上に、それぞれパッチ導体１１の彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｎ個のパッチ導体１１が並べられたアレーアンテナである。そして、隣接するパッチ導体１１間は、ストリップ導体１２により接続されている。また、給電端から最遠方に位置するパッチ導体１１の、そのパッチ導体１１の給電端からの１つ手前のパッチ導体１１がある側とは反対側の端部に、ストリップ導体１２が接続されている。
また、パッチ導体１１の幅Ｗｆ１は、ストリップ導体１２の幅より大きい。
【００１３】
同様に、第２のアンテナ導体２は、素子アンテナとして周波数ｆ２における電気長が約１／２波長の長さのシート状導体であるパッチ導体１３を採用し、ｍ個（ｍは２以上の整数）のパッチ導体１３から構成されている。そして、パッチ導体１３は、円柱状導体３と同軸で半径が円柱状導体３より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板である。
また、２つの第２のアンテナ導体２は、円柱状導体３の中心軸を含み第１の平面と直交する第２の平面が円柱状導体３と同軸で半径が円柱状導体３より大きい円筒と交わる２本の第２の線上に、それぞれパッチ導体１３の彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｍ個のパッチ導体１３が並べられたアレーアンテナである。そして、隣接するパッチ導体１３間は、ストリップ導体１４により接続されている。また、給電端から最遠方に位置するパッチ導体１３の、そのパッチ導体１３の給電端からの１つ手前のパッチ導体１３がある側とは反対側の端部に、ストリップ導体１４が接続されている。
また、パッチ導体１３の幅Ｗｆ２は、ストリップ導体１４の幅より大きい。
このように、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２は、パッチアンテナを素子アンテナとし、直列給電法を採用したアレーアンテナである。
【００１４】
次に、第１のアンテナ導体１の動作について説明する。まず、パッチ導体１１の動作について説明する。ストリップ導体１２からパッチ導体１１に信号が到達すると、パッチ導体１１の電気長は周波数ｆ１において約１／２波長であるので、パッチ導体１１と円柱状導体３から形成されるキャビティーが共振し、信号の一部の電力が外部に放射される。パッチ導体１１は、ストリップ導体１２と円柱状導体３から形成される給電線路上に、インピーダンスＺ１のパッチ導体１１が、直列に接続されていると見なすことができる。インピーダンスＺ１は、パッチ導体１１の幅を大きくするにつれ大きくなり、ストリップ導体１２の幅を小さくするにつれ大きくなる。すなわち、パッチ導体１１の幅、ストリップ導体１２の幅を変化させることで、インピーダンスＺ１を調整することができる。
【００１５】
第１のアンテナ導体１の励振方法には、進行波励振させる場合と定在波励振させる場合がある。進行波励振させる場合、まず、１個目のパッチ導体１１に信号が到達すると、信号の一部の電力が外部に放射される。残った電力の一部が給電側への反射になり、他がストリップ導体１２を通り、次のパッチ導体１１への入射電力になる。以後、同様の原理で、各パッチ導体１１から電力が放射される。進行波励振させる場合には、パッチ導体１１のインピーダンスＺ１の実部が大きく、第１のアンテナ導体１の終端に信号が到達するまでに十分電力がアンテナ外部へ放射されるか、もしくは、第１のアンテナ導体１の終端部が整合終端されている必要がある。
【００１６】
定在波励振させる場合、パッチ導体１１のインピーダンスＺ１の実部を小さくし、第１のアンテナ導体１の終端部に入力電力が十分到達し、そこで、再びパッチ導体１１側へ信号が反射され、入力信号と重ね合わされるようにする。
【００１７】
また、第１のアンテナ導体１上において、パッチ導体１１の長さ方向の中点と、その隣のパッチ導体１１の長さ方向の中点の間の電気長を、全て周波数ｆ１において１波長とし、各パッチ導体１１の寸法を同一とすると、各パッチ導体１１が等振幅同位相で励振される。この場合、主ビームは水平面内（図１（ｂ）のｘｙ面内）に向く。
【００１８】
また、パッチ導体１１の長さ方向の中点と、その隣のパッチ導体１１の長さ方向の中点の間の電気長を、全て同一とし、かつ周波数ｆ１における１波長より短くしたり、長くしたりすると、主ビームを水平面からチルトさせることができる。主ビームを水平面からチルトさせる場合は、通常、進行波励振させる。定在波励振させると、第１のアンテナ導体１の終端部からの反射波により、水平面を対称面として、主ビームと対称な方向にもビームを発生させてしまうためである。
【００１９】
２つの第１のアンテナ導体１へは、図１には示されていないが、２分配回路を介して、等振幅同位相で信号を入力する。第１のアンテナ導体１を１個だけ設置した場合、円柱状導体３から見て第１のアンテナ導体１がある方向に指向性を持つが、円柱状導体３を挟んで２つの第１のアンテナ導体１を対向して設置し、等振幅同位相で給電すると、水平面内指向性がほぼ無指向性となる。
【００２０】
以上が第１のアンテナ導体１の動作であるが、第２のアンテナ導体２についても同様に、周波数ｆ１を周波数ｆ２に、パッチ導体１１をパッチ導体１３に、ストリップ導体１２をストリップ導体１４に、パッチ導体１１のインピーダンスＺ１をパッチ導体１３のインピーダンスＺ２に置き換えることで、その動作を説明することができる。
【００２１】
２つの第１のアンテナ導体１と２つの第２のアンテナ導体２は、結合量を小さくするために、円柱状導体３を挟んで２つの第１のアンテナ導体１を結ぶ直線と、２つの第２のアンテナ導体２を結ぶ直線が直角になるように設置している。
【００２２】
例えば、ｆ２＝０．７４ｆ１とし、第１のアンテナ導体１は、パッチ導体１１を１２個並べたアレーアンテナであり、第２のアンテナ導体２は、パッチ導体１３を１２個並べたアレーアンテナである場合を考える。各パッチ導体１１を等振幅同位相で励振し、各パッチ導体１３も等振幅同位相で励振した時の水平面内放射パターン計算結果を図２に示す。周波数ｆ１、ｆ２において、水平面内でほぼ無指向性となっていることが分かる。図２では、水平面内における最大利得と最小利得の差は、周波数ｆ１において２．２ｄＢ、周波数ｆ２において１．５ｄＢである。
【００２３】
対向する２つの第１のアンテナ導体１の距離、対向する２つの第２のアンテナ導体２の距離を大きくするほど、水平面内における最大利得と最小利得の差は大きくなる。そのため、少なくとも、対向する２つの第１のアンテナ導体１の距離を周波数ｆ１において半波長以下とし、対向する２つの第２のアンテナ導体２の距離を周波数ｆ２において半波長以下とする必要がある。
【００２４】
本実施の形態１のアンテナ装置は、ｆ１用の２つの第１のアンテナ導体１と、ｆ２用の２つの第２のアンテナ導体２を別々に設置しているので、第１のアンテナ導体１の各パッチ導体１１の間隔と、第２のアンテナ導体２の各パッチ導体１３の間隔を異なった値にすることができる。したがって、ｆ１とｆ２が２倍以上離れていても、ｆ１、ｆ２それぞれにおいて、素子アンテナ間隔を最適な値に設定できる。
【００２５】
なお、円柱状導体３を、断面が方形などの任意形状の柱状導体としても、動作原理は本実施の形態１と同様であり、同様な効果を得ることができる。
また、各パッチ導体１１の寸法は同じである必要はなく、各パッチ導体１３の寸法も同じである必要はない。
【００２６】
以上のように、地導体である円柱状導体３の周りに、周波数ｆ１用の対向する２個の直列給電パッチアレーアンテナである第１のアンテナ導体１と、周波数ｆ２用の対向する２個の直列給電パッチアレーアンテナとを設置し、ｆ１用の２個のアレーアンテナを結ぶ直線とｆ２用の２個のアレーアンテナを結ぶ直線を垂直にすることにより、小形で、低コストで、２つの周波数帯が離れていても良好なアンテナ特性を有する２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【００２７】
実施の形態２．
図３（ａ）は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のアンテナ装置の円柱状導体３の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に非励振素子２１、２２を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００２８】
非励振素子２１は、円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１１の彎曲している辺の半径より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数ｆ１における電気長が約１／２波長の長さである。
また、ｎ個の非励振素子２１は、円柱状導体３の中心軸を含む第１の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１１の彎曲している辺の半径より大きい円筒と交わる２本の第３の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列に並べられる。
【００２９】
非励振素子２２は、円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１３の彎曲している辺の半径より大きい円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数ｆ２における電気長が約１／２波長の長さである。
また、ｍ個の非励振素子２２は、円柱状導体３の中心軸を含む第２の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１３の彎曲している辺の半径より大きい円筒と交わる２本の第４の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列に並べられる。
【００３０】
このように、パッチ導体１１の近傍に、非励振素子２１を設置すると、パッチ導体１１のインピーダンスのスミスチャートに２重共振によるキンク（Ｋｉｎｋ：結び目状の軌跡）が生じる。このキンクにより、第１のアンテナ導体１の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。
【００３１】
同様に、パッチ導体１３の近傍に、非励振素子２２を設置すると、パッチ導体１３のインピーダンスのスミスチャートに２重共振によるキンク（Ｋｉｎｋ：結び目状の軌跡）が生じる。このキンクにより、第２のアンテナ導体２の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。
【００３２】
なお、この実施の形態２に係るアンテナ装置では、複数の非励振素子２１を、彎曲している辺の中央を通過する中心線が第１の平面内に含まれる第３の線上に重なるように配置されているがこれに限るものではない。また、複数の非励振素子２２を、彎曲している辺の中央を通過する中心線が第２の平面内に含まれる第４の線上に重なるように配置されているがこれに限るものではない。
また、この実施の形態２に係るアンテナ装置では、非励振素子２１を各パッチ導体１１に対して１個設置しているが、２個以上設置しても良い。同様に、非励振素子２２を各パッチ導体１３に対して１個設置しているが、２個以上設置しても良い。
【００３３】
以上のように、非励振素子２１を各パッチ導体１１の近傍に少なくとも１つ設置し、非励振素子２２を各パッチ導体１３の近傍に少なくとも１つ設置することにより、広帯域な入力インピーダンス特性を有する２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【００３４】
実施の形態３．
図４（ａ）は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のアンテナ装置の円柱状導体３の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に非励振素子２３、２４を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００３５】
非励振素子２３は、円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１１の彎曲している辺の半径と同じ円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数ｆ１における電気長が約１／２波長の長さである。
また、２×ｎ個の非励振素子２３は、円柱状導体３の中心軸を含むパッチ導体１１と交叉しない第３の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１１の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる２本の第５の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｎ個ずつ並べられる。
また、２×ｎ個の非励振素子２３は、円柱状導体３の中心軸を含むパッチ導体１１と交叉せず第３の平面とも接しない第４の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１１の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる２本の第６の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｎ個ずつ並べられる。
【００３６】
非励振素子２４は、円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１３の彎曲している辺の半径と同じ円筒の側面から切り取ったような一方向に彎曲した板であり、周波数ｆ２における電気長が約１／２波長の長さである。
また、２×ｍ個の非励振素子２４は、円柱状導体３の中心軸を含むパッチ導体１１、１３及び非励振素子２３と交叉しない第５の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１３の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる２本の第７の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｍ個ずつ並べられる。
また、２×ｍ個の非励振素子２４は、円柱状導体３の中心軸を含むパッチ導体１１、１３及び非励振素子２３と交叉せず第５の平面とも接しない第６の平面が円柱状導体３と同軸で半径がパッチ導体１３の彎曲している辺の半径と同じ円筒と交わる２本の第７の線上に、彎曲している辺の中央を通る中心線が重なるように、直列にｍ個ずつ並べられる。
【００３７】
なお、この実施の形態３に係るアンテナ装置では、非励振素子２３を各パッチ導体１１に対して２個設置しているが、３個以上設置しても良い。同様に、非励振素子２４を各パッチ導体１３に対して２個設置しているが、３個以上設置しても良い。
【００３８】
このように、パッチ導体１１の近傍に、非励振素子２３を設置すると、パッチ導体１１のインピーダンスのスミスチャートに２重共振によるキンク（Ｋｉｎｋ：結び目状の軌跡）が生じる。このキンクにより、第１のアンテナ導体１の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。
【００３９】
同様に、パッチ導体１３の近傍に、非励振素子２３を設置すると、パッチ導体１３のインピーダンスのスミスチャートに２重共振によるキンク（Ｋｉｎｋ：結び目状の軌跡）が生じる。このキンクにより、第２のアンテナ導体２の入力インピーダンス特性を広帯域化させることができる。
【００４０】
また、パッチ導体１１、ストリップ導体１２、パッチ導体１３、ストリップ導体１４、非励振素子２３、非励振素子２４を、円柱状導体３から所定の値Ｄだけ離れた円筒上に設置したので、例えば、円柱状導体３を囲む厚みＤの円筒状の絶縁体の上にフィルム基板を設置し、フィルム基板上にパッチ導体１１、ストリップ導体１２、パッチ導体１３、ストリップ導体１４、非励振素子２３、非励振素子２４を作成することにより、一体製造することができ、製造コストを低くすることができる。
【００４１】
以上のように、非励振素子２３を各パッチ導体１１の近傍に複数設置し、非励振素子２４を各パッチ導体１３の近傍に複数設置し、パッチ導体１１、パッチ導体１３、非励振素子２３、非励振素子２４を同じ円筒上に配置することにより、広帯域な入力インピーダンス特性を有し、低コストの２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【００４２】
実施の形態４．
図５（ａ）は、この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のアンテナ装置の円柱状導体３の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に誘電体３１を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００４３】
図５において、誘電体３１は、２個の第１のアンテナ導体１、２個の第２のアンテナ導体２と円柱状導体３の間の全部に設置される。なお、２個の第１のアンテナ導体１、２個の第２のアンテナ導体２と円柱状導体３の間の一部に設置しても良い。
【００４４】
誘電体３１を設置することにより、誘電体３１上に第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２を作成できるので、組み立てコストが低減される。例えば、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２をフィルム基板上にエッチングにより一体化して製作し、フィルム基板を誘電体３１に巻くといった製造方法が考えられる。
【００４５】
以上のように、２個の第１のアンテナ導体１、２個の第２のアンテナ導体２と円柱状導体３の間の一部または全部に誘電体３１を設置することにより、低コストの２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【００４６】
なお、実施の形態４に係るアンテナ装置では、誘電体３１を実施の形態１に係るアンテナ装置に適用したが、実施の形態２、３に係るアンテナ装置に適用しても、上述の効果を奏することができる。
【００４７】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す図であり、図６（ａ）が開放終端の場合を、図６（ｂ）が短絡終端の場合を、図６（ｃ）が整合終端の場合を示している。
この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の第１のアンテナ導体１および第２のアンテナ導体２の終端に負荷インピーダンスを装荷したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００４８】
図６において、導体板３２は第１のアンテナ導体１の終端部においてストリップ導体１２と円柱状導体３とを接続し、導体板３３は第２のアンテナ導体２の終端部においてストリップ導体１４と円柱状導体３とを接続している。
また、チップ抵抗３４は第１のアンテナ導体１の終端部においてストリップ導体１２と円柱状導体３に半田付け等により接続されており、チップ抵抗３５は第２のアンテナ導体２の終端部においてストリップ導体１４と円柱状導体３に半田付け等により接続されている。
【００４９】
第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２を定在波励振させる場合には、開放終端または短絡終端とする。この場合、第１のアンテナ導体１の終端に一番近いパッチ導体１１の長さ方向の中点から第１のアンテナ導体１の終端までの電気長を、開放終端の時にはｆ１において（２ｋ−１）／４波長とし、短絡終端の時にはｆ１において（２ｋ）／４波長とする。ここで、ｋは１以上の整数である。
【００５０】
同様に、第２のアンテナ導体２の終端に一番近いパッチ導体１３の長さ方向の中点から第２のアンテナ導体２の終端までの電気長を、開放終端の時にはｆ２において（２ｋ−１）／４波長とし、短絡終端の時にはｆ２において（２ｋ）／４波長とする。
【００５１】
このようにすれば、終端部からの反射波と入射波が、パッチ導体１１、１３において、同相で重ね合わされる。すなわち、放射されずに終端部で反射した電力が再放射されるので、放射効率を高くすることができる。
【００５２】
第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２を進行波励振させる場合には、整合終端とする。例えば、主ビームを水平面からチルトさせる場合には、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２の終端部まで放射されずに残った電力が、終端部で反射すると、この反射波により、水平面を対称面として、主ビームと対称な方向にもビームを発生させてしまう。
【００５３】
したがって、第１のアンテナ導体１の終端部のストリップ導体１２と円柱状導体３をチップ抵抗３４を介して接続し、第２のアンテナ導体２の終端部のストリップ導体１４と円柱状導体３をチップ抵抗３５を介して接続し、整合終端とすることにより、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２の終端部での反射をなくし、不要放射を低減することができる。
【００５４】
以上のように、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２の終端に、開放、短絡または整合終端とする負荷インピーダンスを装荷することにより、放射効率が高く、不要放射が低減された２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【００５５】
なお、実施の形態５に係るアンテナ装置では、負荷インピーダンスの装荷を実施の形態１に係るアンテナ装置に適用したが、実施の形態２、３、４に係るアンテナ装置に適用しても、上述の効果を奏することができる。
【００５６】
実施の形態６．
図７（ａ）は、この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のアンテナ装置の円柱状導体３の中心軸と垂直な面での断面図である。
この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に誘電体レドーム３６を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００５７】
図７において、３６は、円柱状導体３、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２を覆う誘電体レドームである。誘電体レドーム３６を設置することで、雨・雪などの影響により本アンテナ装置が変形したり、破損したりすることを防ぐことができる。また、基地局アンテナは、ビルの屋上など高所に設置されるため、風圧荷重に対するアンテナ強度が重要である。誘電体レドーム３６を設置することにより、風圧荷重に対するアンテナ強度を向上させることができる。
【００５８】
図７では、誘電体レドーム３６として円筒状の誘電体を想定しているが、その断面を方形など任意の形状としても良い。
【００５９】
以上のように、円柱状導体３、第１のアンテナ導体１、第２のアンテナ導体２を覆う誘電体レドームを設けることにより、アンテナ強度が強い２周波共用の水平面内無指向性アンテナが得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の斜視図（ａ）とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図（ｂ）である。
【図２】各パッチ導体を等振幅同位相で励振した時の水平面内放射パターン図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の斜視図（ａ）とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図（ｂ）である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の斜視図（ａ）とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図（ｂ）である。
【図５】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の斜視図（ａ）とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図（ｂ）である。
【図６】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の斜視図（ａ）とアンテナ装置の円柱状導体の中心軸と垂直な面での断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１のアンテナ導体、２  第２のアンテナ導体、３  円柱状導体、１１、１３  パッチ導体、１２、１４  ストリップ導体、２１、２２、２３、２４  非励振素子、３１  誘電体、３２、３３  導体板、３４、３５  チップ抵抗、３６  誘電体レドーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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